حاسبة مقسّم الجهد بالمقاومات

تقوم مقاومتان متصلتان على التوالي بتقسيم جهد الدخل بشكل متناسب. الناتج عند التقاطع: Vout = Vin × R2 ÷ (R1 + R2). تيار الحمل المسحوب من الصنبور يخفض مستوى Vout - تفترض هذه الصيغة أن تيار الحمل لا يُذكر.

تقوم المقسمات بتعيين الفولتية المرجعية وأجهزة استشعار المقياس والترانزستورات المتحيزة. للحصول على خرج مستقر تحت الحمل، استخدم مضخم تشغيل مؤقت أو مقاومات ذات حجم صغير بما يكفي بحيث يكون تيار الحمل ضئيلًا (شاهد تبديد الطاقة).

مثال: دخل 5 فولت، R1 = 10 كيلو أوم، R2 = 10 كيلو أوم → Vout = 2.5 فولت. التيار المار عبر المقسم = 5 فولت ÷ 20 كيلو أوم = 0.25 مللي أمبير.

المقاومات المتساوية تعطي نصف العرض عند نقطة المنتصف - المرجع الكلاسيكي 2.5 فولت من منطق 5 فولت. يتم قياس القيم غير المتساوية في أي مكان من بالقرب من 0 V إلى بالقرب من Vin اعتمادًا على نسبة R1: R2.

تبديد الطاقة في كل مقاومة هو I²R. تعمل المقاومات عالية القيمة على تقليل التيار ولكنها تصبح حساسة للضوضاء؛ تعمل القيم المنخفضة على تثبيت الجهد الكهربائي تحت الحمل الخفيف ولكنها تهدر الطاقة - اختر حلاً وسطًا لأجهزة الاستشعار التي تعمل بالبطارية.

مثال عملي مع الإعدادات الافتراضية: Vin = 5 V، R1 = R2 = 10 kΩ → Vout = 2.5 V، تيار المقسم 0.25 مللي أمبير. إذا كان الحمل يسحب تيارًا كبيرًا من Vout، فإن الجهد المقاس سيكون أقل من 2.5 فولت ما لم يتم تخزينه مؤقتًا.

يقوم مقياس ADC بتعيين مخرج مستشعر 0-5 فولت إلى نطاق متحكم 3.3 فولت باستخدام فواصل غير متساوية. إذا كان Vin = 5 V وتحتاج إلى Vout ≈ 3.3 V، النسبة R2/(R1+R2) = 0.66 - أوجد R1 وR2 من قيم E24 القياسية، ثم تحقق من بقاء تيار المقسم منخفضًا. تقوم الفواصل غير المتساوية بقياس أجهزة الاستشعار 0-5 فولت إلى نطاق ADC 3.3 فولت - اختر أزواج E24 بالقرب من R2/(R1+R2) ≈ 0.66 قبل التخطيط.

مكافئ ثيفينين عند الصنبور هو R1∥R2 على التوازي. حمل 10 كيلو أوم على مقسم 10 كيلو أوم ∥ 10 كيلو أوم (5 كيلو أوم ثيفينين) يسحب Vout أقل من 2.5 فولت بشكل ملحوظ - إما مخزن مؤقت بمضخم تشغيلي أو حجم R1/R2 بترتيب من حيث الحجم أقل من الحمل المتوقع. تحميل 10 كيلو أوم على 5 كيلو أوم، يتدلى الصنبور Thevenin Vout — المخزن المؤقت مع المرجع أمبير عند تحميل المنافسين الحاليين المقسم الحالي.

يؤدي تغيير R1 من 10 كيلو أوم إلى 20 كيلو أوم بينما يبقى R2 عند 10 كيلو أوم إلى انخفاض Vout من 2.5 فولت إلى 5 × 10/(20+10) ≈ 1.67 فولت. يؤدي تسامح المقاوم الصغير (±1%) إلى تغيير الصنبور بعشرات الميلي فولت - وهو أمر بالغ الأهمية عند تغذية ADC 10 بت يمتد 3.3 فولت على مصدر 5 فولت الافتراضي.